|
Странная экзопланета, которой не должно существовать
|
|
|
|
Поиск планет за пределами нашей Солнечной системы — экзопланет — является одной из наиболее быстро развивающихся областей астрономии. За последние несколько десятилетий было обнаружено более 5000 экзопланет, и теперь астрономы считают, что в среднем на каждую звезду в нашей галактике приходится по крайней мере одна планета. Многие текущие исследовательские усилия направлены на обнаружение похожих на Землю планет, подходящих для жизни. Эти усилия сосредоточены на так называемых звездах «главной последовательности», таких как наше Солнце, — звездах, которые питаются за счет слияния атомов водорода в гелий в своих ядрах и остаются стабильными в течение миллиардов лет. Более 90% всех известных экзопланет на сегодняшний день обнаружены вокруг звезд главной последовательности.
|
|
|
|
В составе международной группы астрономов мы изучили звезду, которая очень похожа на наше Солнце через миллиарды лет, и обнаружили, что у нее есть планета, которую она по всем правилам должна была поглотить. В исследовании, опубликованном в журнале Nature, мы раскрываем загадку существования этой планеты и предлагаем некоторые возможные решения. Как и люди, звезды претерпевают изменения с возрастом. Как только звезда израсходовала весь свой водород в ядре, ядро звезды сжимается, а внешняя оболочка расширяется по мере того, как звезда остывает. На этой стадии эволюции «красных гигантов» звезды могут вырасти более чем в 100 раз по сравнению с их первоначальным размером. Когда это произойдет с нашим Солнцем, примерно через 5 миллиардов лет, мы ожидаем, что оно станет таким большим, что поглотит Меркурий, Венеру и, возможно, Землю.
|
|
|
В конце концов, ядро становится достаточно горячим, чтобы звезда начала синтезировать гелий. На этом этапе звезда сжимается примерно в 10 раз по сравнению с первоначальным размером и продолжает стабильно гореть в течение десятков миллионов лет. Мы знаем о сотнях планет, вращающихся вокруг красных гигантов. Одна из них называется 8 Малой Медведицы b. Это планета с массой примерно как Юпитер, вращающаяся по орбите, которая удерживает ее от своей звезды примерно на половине расстояния, равного Земле от Солнца. Планета была обнаружена в 2015 году группой корейских астрономов с помощью метода «доплеровского колебания», который измеряет гравитационное притяжение планеты к звезде. В 2019 году Международный астрономический союз назвал звезду Пэкду и планету Халла в честь самых высоких гор на Корейском полуострове.
|
|
|
|
Анализ новых данных о Пэкду, собранных космическим телескопом NASA Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), привел к неожиданному открытию. В отличие от других красных гигантов, которые, как мы обнаружили, содержат экзопланеты на близких орбитах, Пэкду уже начал синтез гелия в своем ядре. Используя методы астросейсмологии, изучающей волны внутри звезд, мы можем определить, какой материал горит звезда. Для Пэкду частоты волн недвусмысленно показали, что он начал сжигать гелий в своем ядре. Открытие озадачило: если Пэкду сжигает гелий, то в прошлом он должен был быть намного больше — настолько большим, что должен был поглотить планету Халла. Как возможно, что Халла выжила? Как это часто бывает в научных исследованиях, первым делом нужно было исключить самое тривиальное объяснение: Халла никогда не существовало. Действительно, некоторые очевидные открытия планет, вращающихся вокруг красных гигантов с использованием метода доплеровского колебания, позже оказались иллюзиями, созданными долговременными изменениями в поведении самой звезды.
|
|
|
|
Однако последующие наблюдения исключили такой ложноположительный сценарий для Халлы. Доплеровский сигнал от Пэкду оставался стабильным в течение последних 13 лет, и тщательное изучение других индикаторов не выявило другого возможного объяснения этого сигнала. Халла реальна, что возвращает нас к вопросу о том, как она пережила поглощение. Подтвердив существование планеты, мы пришли к двум сценариям, которые могли бы объяснить ситуацию, которую мы наблюдаем с Пэкду и Халлой. По крайней мере, половина всех звезд в нашей галактике не образовались изолированно, как наше Солнце, а являются частью двойных систем. Если Пэкду когда-то была двойной звездой, Халла, возможно, никогда не сталкивалась с опасностью поглощения. Слияние этих двух звезд, возможно, предотвратило расширение любой звезды до размеров, достаточно больших, чтобы поглотить планету Халла. Если бы одна звезда стала красным гигантом сама по себе, она бы поглотила Халлу, однако, если бы она слилась со звездой-компаньоном, то сразу же перешла бы в фазу горения гелия, не увеличившись настолько, чтобы достичь планеты. С другой стороны, Халла может быть относительно молодой планетой. Сильное столкновение между двумя звездами могло породить облако газа и пыли, из которого могла сформироваться планета. Другими словами, планета Халла может быть недавно родившейся планетой «второго поколения». Какое бы объяснение ни было верным, открытие близкой планеты, вращающейся вокруг горящего гелием красного гиганта, демонстрирует, что природа находит способы появления экзопланет в местах, где мы меньше всего их ожидаем.
|
|
|
|
Источник
|
